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基于变异函数的土壤重金属污染评估

作　者: 刘用敏
导　师: 王志忠
学　校: 中南大学
专　业: 概率论与数理统计
关键词: 主成分分析污染指数土壤污染变异函数
分类号: X825
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
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内容摘要

摘要：城市土壤环境不仅关系着人类的生命健康与安全,以直接的方式影响周边城市居民,而且可以通过大气直接或间接的影响城市的环境质量。因此人们正逐渐重视对城市土壤污染的研究,特别是典型的工业企业区。本文以工业发达的某市为例,基于变异函数对重金属元素的空间结构进行分析研究,并进行相应的污染评价。主要对土壤中的八种重金属污染元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量进行统计分析。为了能更全面的对这8种重金属元素的污染作出评价并探究其成因,本文主要从以下几个方面进行考虑：1.通过对数据的处理,绘制八种重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg, Ni、Pb和Zn的空间结构图,通过图形来说明污染源对周围环境的影响。2.结合所给原始采样数据,求出实验变异函数,借助MATLAB和Excel相关软件分析模拟理论变异函数图象,进行结构分析。3.分析元素间可能存在的一定的交互作用,借助日常生活和工作经验对一些常规问题进行定性分析,如人的身高随年龄的增长而增长,但可能它们之间并不存在着一定的函数关系。要想把握其特征,必须进行定量分析,由此本文用相关系数理论分析重金属间的相关性,对变量间的关系进行定量分析。4.土壤重金属污染评价普遍采用单因子污染指数法与内梅罗指数法,本文将会采用这两种方法分别对污染元素进行单因子和多因子的污染状况分析评价。5.在对数据进行分析处理时,由于的样品点涉及的重金属元素变量有8个,且变量问存在信息的重叠,给问题的分析带来了很大的复杂性,而主成分分析使得变量的降维成为可能,因此本文利用主成分分析的方法进行统计分析。最后,就重金属的污染状况给出一些建议。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 城市土壤及重金属研究历史及现状  11-12
  1.3 研究目的和意义  12
  1.4 本文内容结构  12-14
2 相关理论知识  14-25
  2.1 变异函数概论  14-19
    2.1.1 区域化变量  14
    2.1.2 变异函数及实验(经验)变异函数的计算  14-16
    2.1.3 平稳假设和内蕴假设  16
    2.1.4 变异函数的理论模型和结构分析  16-19
  2.2 土壤背景值  19
  2.3 单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法  19-20
  2.4 主成分分析  20-24
    2.4.1 主成分分析基本思想  20-21
    2.4.2 主成分分析模型  21-22
    2.4.3 主成分的求解及性质  22-24
  2.5 本章小结  24-25
3 重金属污染物的结构分析  25-32
  3.1 地质统计学概论  25
  3.2 绘制空间结构图  25-27
  3.3 土壤重金属含量统计分析  27-28
  3.4 变异函数的拟合  28-31
  3.5 本章小结  31-32
4 污染评估  32-38
  4.1 土壤重金属间相关系数分析  32-33
  4.2 单因子污染指数法和内梅罗指数法  33-34
    4.2.1 单因子污染指数法  33-34
    4.2.2 内梅罗指数法  34
  4.3 土壤重金属污染主成分分析  34-36
  4.4 本章小结  36-38
5 总结与建议  38-40
  5.1 总结  38
  5.2 建议  38-40
参考文献  40-44
附录  44-49
致谢  49

基于变异函数的土壤重金属污染评估

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